Ацетат целлюлозы представляет собой органическое и синтетическое соединение , которое может быть получено в твердой форме в виде хлопьев, хлопьев или порошка белого цвета. Его молекулярная формула - C 76 H 114 O 49 . Он производится из сырья, полученного из растений: целлюлозы, которая является гомополисахаридом.
Ацетат целлюлозы был впервые произведен в Париже в 1865 году Полем Шютценбергером и Лораном Ноденом после ацетилирования целлюлозы уксусным ангидридом (CH 3 CO - O - COCH 3 ). Таким образом они получили один из самых важных эфиров целлюлозы всех времен.
В соответствии с этими характеристиками полимер предназначен для производства пластмасс для кинематографии, фотографии и текстильной промышленности, где он имел большой бум.
Он даже используется в автомобильной и авиационной промышленности, а также очень полезен в химических и исследовательских лабораториях в целом.
Химическая структура
Верхнее изображение представляет структуру триацетата целлюлозы, одной из ацетилированных форм этого полимера.
Как объясняется эта структура? Это объясняется целлюлозой, которая состоит из двух пирановых колец глюкоз, связанных глюкозидными связями (R - O - R) между атомами углерода 1 (аномерный) и 4.
Эти гликозидные связи относятся к типу β 1 -> 4; то есть они находятся в одной плоскости кольца по отношению к группе -CH 2 OCOCH 3 . Следовательно, его ацетатный эфир сохраняет тот же органический скелет.
Что бы произошло, если бы группы ОН у 3-х углеродных атомов триацетата целлюлозы были ацетилированы? В его структуре увеличится стерическое (пространственное) напряжение. Это происходит потому, что группа –OCOCH 3 будет «сталкиваться» с соседними группами и кольцами глюкозы.
Однако после этой реакции получают бутират ацетата целлюлозы, продукт, получаемый с наивысшей степенью ацетилирования, и полимер которого является еще более гибким.
Объяснение этой гибкости - устранение последней группы ОН и, следовательно, водородных связей между полимерными цепями.
Фактически, исходная целлюлоза способна образовывать множество водородных связей, и их устранение является той поддержкой, которая объясняет изменения ее физико-химических свойств после ацетилирования.
Таким образом, ацетилирование происходит сначала на менее стерически затрудненных ОН-группах. По мере увеличения концентрации уксусного ангидрида замещается больше H-групп.
В результате, хотя эти группы -OCOCH 3 увеличивают вес полимера, их межмолекулярные взаимодействия менее сильны, чем водородные связи, одновременно «изгибаясь» и отверждая целлюлозу.
получение
Его изготовление считается несложным процессом. Целлюлозу извлекают из древесной массы или хлопка, которая подвергается реакциям гидролиза в различных условиях времени и температуры.
Целлюлоза реагирует с уксусным ангидридом в среде серной кислоты, которая катализирует реакцию.
Таким образом, целлюлоза разлагается, и получается полимер меньшего размера, содержащий от 200 до 300 единиц глюкозы для каждой полимерной цепи, причем гидроксил целлюлозы заменяется ацетатными группами.
Конечным результатом этой реакции является белый твердый продукт, который может иметь консистенцию порошка, хлопьев или комков. Из него можно изготовить волокна, пропустив их через поры или отверстия в среде с горячим воздухом, испаряя растворители.
Посредством этих сложных процессов получают различные типы ацетата целлюлозы в зависимости от степени ацетилирования.
Из-за того, что целлюлоза имеет глюкозу в качестве мономерной структурной единицы, которая имеет 3 группы ОН, которые могут быть ацетилированными, получают ди-, три или даже бутират ацетаты . Эти группы -OCOCH 3 отвечают за некоторые из его свойства.
свойства
Ацетат целлюлозы имеет температуру плавления 306 ° C, плотность от 1,27 до 1,34 и приблизительную молекулярную массу 1811,699 г / моль.
Он нерастворим в различных органических компонентах, таких как ацетон, циклогексанол, этилацетат, нитропропан и этилендихлорид.
Из продуктов, содержащих ацетат целлюлозы, ценятся гибкость, твердость, устойчивость к растяжению, не подверженность атакам бактерий или микроорганизмов и их водонепроницаемость.
Однако волокна изменяют размеры в зависимости от экстремальных колебаний температуры и влажности, хотя волокна выдерживают температуры до 80 ° C.
Приложения
Ацетат целлюлозы находит множество применений, в том числе:
- Мембраны для изготовления изделий из пластика, бумаги и картона. Описано косвенное действие химической добавки ацетата целлюлозы при его контакте с пищей в упаковке.
- В сфере здравоохранения он используется в качестве мембран с отверстиями, равными диаметру кровеносных капилляров, встроенных в цилиндрические устройства, которые выполняют функцию искусственной почки или оборудования для гемодиализа.
- В художественной и киноиндустрии, когда используются в качестве тонких пленок для кино, фотографии и магнитных лент.
- В прошлом его использовали в текстильной промышленности в качестве волокон для изготовления различных тканей, таких как вискоза, атлас, ацетат и триацетат. Хотя он был в моде, он выделялся своей невысокой стоимостью, яркостью и красотой, которые придавал одежде.
- В автомобильной промышленности для изготовления деталей двигателей и шасси для различных типов транспортных средств.
- В области воздухоплавания для прикрытия крыльев самолетов во время войны.
- Также широко используется в научных и исследовательских лабораториях. Обычно он используется при производстве пористых фильтров в качестве основы для мембран из ацетата целлюлозы для проведения электрофореза или осмотического обмена.
- Он используется в производстве контейнеров для сигаретных фильтров, электрических кабелей, лаков и многих других применений.
Ссылки
- Фишер, С., Тюммлер, К., Фолькерт, Б., Хеттрих, К., Шмидт, И., Фишер, К. (2008), Свойства и применение ацетата целлюлозы. Macromol. Symp., 262: 89-96. DOI: 10.1002 / masy.200850210.
- Британская энциклопедия. Нитрат целлюлозы. Получено 30 апреля 2018 г. с: britannica.com.
- Национальный центр биотехнологической информации. PubChem. (2018). Получено 30 апреля 2018 г. с сайта pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Национальная медицинская библиотека США. Ацетат целлюлозы. Получено 2 мая 2018 г. с: toxnet.nlm.nih.gov.
- МАК Интернэшнл. PROGEL. Получено 2 мая 2018 г. с сайта iacinternacional.com.ar.
- Alibaba. (2018). Мембранные фильтры. Получено 2 мая 2018 г. с сайта spanish.alibaba.com.
- Райан Х. (23 марта 2016 г.). 21 Ярко-красный / красный .. Получено 2 мая 2018 г. с: flickr.com
- Mnolf. (4 апреля 2006 г.). Гель для электрофореза. , Получено 2 мая 2018 г. с сайта es.wikipedia.org.